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第13章 实例8 自动往返行驶小汽车的设计---51系列单片机设计实例教程

本设计的小汽车能在如图13.1所示的跑道上自动往返行驶。车子从起跑线出发后到达终点线停车10s,然后返回到起点停止。在限速区行驶时间要求大于8s,终点线停车与最后停车时要求车子中心点与黑线的误差尽量小。车子能自动记录时间及里程并在车上显示。跑道宽为0.5m,两侧挡板高度大于0.2m,跑道表面贴有白纸,在B、C、D、E、F和G处画有2cm宽的黑线。

                                                     图13.1 跑道规划图

1.系统硬件电路的设计

自动往返行驶小汽车的控制系统采用AT89C52单片机;显示系统采用3位LED数码管显示里程数,4位LED数码管显示一次往返的时间;电机正反转采用桥式驱动控制,2档电压调速;里程记录采用霍尔传感器;跑道标志线采用光敏管检测并使用软件整形消抖措施;采用4个靠轮解决小汽车与挡板的碰擦问题;单片机、电机采用独立稳压电源供电。

(1)电机驱动电路

本系统的电机驱动电路采用两队互补三极管,利用单片机16、17脚电位的高低去控制三极管的截止和导通状态,从而实现小汽车驱动电机的正反转功能。为了防止电机转动时对单片机的干扰影响,提高单片机的稳定性,本电路在电机的两端加了抗干扰电容,其电路如图13.2所示。

                                                       图13.2 电机驱动电路

(2)电机调速电路

电机驱动电压由AT89C52单片机的P1.7和P1.6分别控制。当P1.7为0,P1.6为1时,电机驱动电压为+7.5V,小车进入高速行驶状态;当P1.7为1,P1.6为0时,电机驱动电压为+4.3V,小车进入低速行驶状态。当P1.0为高电位时,电机供电三极管D880截止,关闭电机电源实现停车功能;当P1.0为0时,D880输出电机驱动电压,小车按单片机的指令执行各种功能。电机调速控制电路如图13.3所示。

                                                   图13.3 电机调速控制电路

(3)传感脉冲检测电路

检测电路由霍尔元件里程检测、跑道标志光电管两部分组成,其电路图如图13.4、13.5所示。

用于里程累积的脉冲信号有霍尔元件检测。霍尔元件安装在后左轮,车轮每转一周就由其产生一个低电平脉冲,使单片机外部中断1产生中断,从而使里程脉冲数累计一次。根据本小车轮子的周长,每转6周为1m,所以每累计6个脉冲就是1m。

用于检测跑道标志的脉冲信号由光敏二极管、发光二极管电路组成。当小车在白纸上时,输出为高电平;当遇到黑条时,输出低电平脉冲,做中断计数判断用。

                              图13.4 跑道标志检测电路

                               图13.5 圈脉冲检测电路

(4)LED显示电路

对多位LED显示器采用动态扫描的方法进行显示。系统采用七位数码管显示,前三位数码管显示的数值表示里程,显示的范围为1—999m;后四位数码管的数值表示一次往返过程中所需的总时间,其中前两位表示分、后两位表示秒。往返到七点时显示的数值是以一次往返的总时间。PO口作段码数据输出,P2口为扫描输出口。

 

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